磁路并联漏磁自屏蔽式可控电抗器制造技术

本发明专利技术提供一种磁路并联漏磁自屏蔽式可控电抗器，该电抗器是在铁芯上设置由不饱和区域铁芯和饱和区域铁芯交错排列组成并联磁路，通过调节可控硅触发导通角来控制附加直流励磁电流，利用附加直流电流励磁磁化铁芯调整不饱和区域和饱和区域的面积或磁阻，以改变并联磁路中不饱和区域的磁化程度和饱和区域的磁饱和程度实现电抗值的连续、快速可调。该电抗器可用于高低压电网的动态无功补偿和滤波、限制工频过电压、抑制电压波动等领域。使用本发明专利技术的电抗器可使铁芯的损耗、噪声、谐波含量大幅度降低，具有高可靠性、成本低和易于加工的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可控电抗器，具体是磁路并联漏磁自屏蔽式可控电抗器，属 于电网和输变电设备节能控制领域。
技术介绍
随着超高压大电网的形成和城市电网中电缆线路剧增，电网中的无功功率变 化和电压波动等问题日益突出，实施无功功率动态平衡和电压波动的动态抑制、 加强电网谐波治理、抑制超高压输电长线路末端电压升高和减少线路单相接地时 的潜供电流、消除发电机自励磁等措施，对电网的安全经济运行、促进电网节能， 具有重要意义。随着电网中冲击性负荷(如电弧炉、电解铝、轧钢、电气化铁路、 城市地铁、煤矿提升设备等)逐渐增多，电力电子技术和装置在电网中的广泛应 用，动态无功补偿和滤波装置对可控电抗器的安全可靠性等技术经济指标，提出 了更高的要求。目前，可控电抗器主要有以下几种类型调匝式、调气隙式、晶闸管控制电抗器式(TCR)、高短路阻抗变压器式(TCT)和磁饱和式等，它们各有自己的优缺点。调匝式可控电抗器是通过断路器或接触器投切抽头，改变匝数实现电抗可调， 这种调节简单易行但达不到连续可调。调气隙式可控电抗器是通过精密机械传动 方式，连续改变磁路中气隙的长度，实现电抗的连续可调，存在着响应速度慢、 噪声大、易发生机械失灵等问题。晶闸管控制电抗器式可控电抗器是通过控制晶 闸管的导通角和导通时间，以控制流过电抗器电流的大小和相位，实现了对电抗 器容量的连续快速可调，在冶金行业应用广泛；由于单只晶闸管耐压水平较低， 该类型可控电抗器应用到6kV以上电网中，需要-用很多只晶闸管串联，在多只晶 闸管同步触发和均压、控制维护等方面难度大，可靠性有待提高；该装置占地面 积大，晶闸管发热量大需要辅助冷却设备，自'身产生的谐波量大需要配备专用滤 波设备，成本高价格昂贵。高短路阻抗变压器式可控电抗器是将变压器和电抗器 设计为一体，将变压器的短路阻抗设计为100%，再在变压器的低压侧接入晶闸管 进行调节，实现对感性无功功率的连续或有级控制；该类型可控电抗器可满足高 电压、大容量、连续可调的要求，存在着变压器漏磁面积非常大造成效率低、结构和制造工艺复杂、成本高等不足，应用较少。磁饱禾tr式可控电抗器是采用直流 助磁原理，通过调节控制绕组中的励磁电流来控制铁芯的饱和程度以实现电抗的连续可调，结构型式有磁阀式和裂芯式；与TCR对比，磁饱和式可控电抗器具有 晶闸管控制电压低、可靠性高、占地面积小、免维护、谐波小、制造和维护成本 低、抑制过电压能力强等优点；也存在着铁芯的硅钢片长期工作在过饱和区域， 铁芯损耗大、温升高、噪声大、铁芯截面利用率低、结构和加工工艺十分复杂等 问题，致使磁饱和式可控电抗器这项先进可靠的技术，长期以来未能在电网中广 泛的推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种结构可靠、损耗小、噪 声低、铁芯截面充分利用、制造成本低、能够可靠地应用于超/特高压电网的磁路 并联漏磁自屏蔽式可控电抗器。本专利技术的磁路并联漏磁自屏蔽式可控电抗器，是按以下方式实现的在铁芯 上设置由不饱和区域铁芯和饱和区域铁芯交错排列组成并联磁路，在并联磁路中 按比例设定不饱和区域铁芯与饱和区域铁芯面积或者设定不饱和区域铁芯与饱和 区域铁芯各自磁阻，通过调节可控硅触发导通角来控制附加直流励磁电流对铁芯 的励磁磁化，使饱和区域的漏磁通由主磁通方向前后相邻或左右相邻的不饱和区 域铁芯吸收而形成自屏蔽，通过对铁芯的励磁磁化改变并联磁路中不饱和区域铁 芯和饱和区域铁芯的磁饱和程度实现电抗值的连续、快速可调。所述的磁路并联漏磁自屏蔽式可控电抗器，其饱和区域铁芯的漏磁通由主磁 通方向前后相邻或左右相邻的不饱和区域铁芯吸收而形成自屏蔽，使铁芯的损耗、 噪声、谐波含量大幅度降低。不需要采用单独的磁屏蔽装置或者在金属结构件上 附设磁屏蔽结构，工艺简单，减少屏蔽硅钢片的使用。所述的磁路并联漏磁自屏蔽式可控电抗器，其设定不饱和区域与饱和区域各 自磁阻的大小，是按照不饱和区域与饱和区域采用(l)相同材料不同结构；(2) 不同材料相同结构；(3)不同材料不同结构的方式来实现的。所述的磁路并联漏磁自屏蔽式可控电抗器，其设定不饱和区域铁芯与饱和区 域铁芯面积的比例，是按照(1)不饱和区域铁芯与饱和区域铁芯采用相同材料 不同结构时设定为0. 6 0， 8; (2)不饱和区域铁芯与饱和区域铁芯采用不同材料 相同结构时设定为0.7 1.0; (3)、不饱和区域铁芯与饱和区域铁芯采用不同材 料不同结构时设定为0. 8 1. 2。芯的直流电流来自于按照不同响应速度的要求而采用(1)同一个绕组自身抽头 的自耦式；(2)不同绕组配合形成的互感式；(3)外供电源式。三种型式均经 过两个反向连接的可控硅整流形成直流电流。所述的磁路并联漏磁自屏蔽式可控电抗器，其利用附加直流电流励磁磁化铁 芯的直流电流来自于按照不同响应速度的要求而使不饱和区域铁芯与饱和区域铁 芯具体设定在(1)磁化曲线的线性区；(2)磁化曲线的饱和区；(3)磁化曲 线的过饱和区。所述的磁路并联漏磁自屏蔽式可控电抗器，'在单相电使用的磁路并联漏磁自 屏蔽式可控电抗器的铁芯结构型式是单框双柱式和单框双柱带旁铁轭式，在三相 电使用的磁路并联漏磁自屏蔽式可控电抗器的铁芯结构型式是三框六柱式和三框 六柱带旁铁轭式。所述的磁路并联漏磁自屏蔽式可控电抗器，其铁芯芯柱叠片与上下铁轭以及 旁铁轭叠片的连接，可以是全斜接缝或者是半直半斜接缝或者是全直接缝。所述的磁路并联漏磁自屏蔽式可控电抗器，采用不同绕组配合形成的互感式 和外供电源式，可以由多个绕组组成， 一个或多个绕组负责提供铁芯附加直流励 磁电流，其它绕组分别具有抑制谐波、阻尼消除谐振、平衡三相负载电流的功能。所述的磁路并联漏磁自屏蔽式可控电抗器，在器身绝缘结构和总装配结构的 设计中，采用成熟可靠的电力变压器相应的结构和工艺，能够实现超高压电网需 要的大容量可控电抗器的设计、生产和安全可靠运行。本专利技术的有益效果是结构简单、性能稳定可靠，损耗小噪声低，易于加工 制造，成本低。 附图说明图1是不同磁阻铁芯芯柱的磁路并联结构示意图2是不同面积铁芯芯柱的磁路并联结构示意图3是漏磁自屏蔽铁芯的结构示意图4是单框双柱式铁芯结构示意图5是图4的A-A向断面结构示意图6是单框双柱带旁轭式铁芯结构示意图7是图6的B-B向断面结构式意图8是三框六柱式铁芯结构示意图9是图8的C-C向断面结构示意图10是三框六柱带旁轭式铁芯结构示意图11是图10的D-D向断面结构示意图12是图1的电路原理图。 图13是图2的电路原理图。附图标记说明不饱和区域铁芯l;饱和区域铁芯2;绕组3;可控硅4、 5; 二极管6;保护回路7;铁轭8;主磁通9;漏磁通10。 具体实施例方式参照说明书附图对本专利技术的可控电抗器作以下详细地说明。图l所示为磁路并联漏磁自屏蔽式可控电抗器的铁芯，由处于不饱和区域铁芯1和处于饱和区域铁芯2交错排列组成；铁芯外侧套装绕组3，在绕组3的一部 分匝数回路中或者是在另外独立绕组的回路中串联两个反向的可控硅4、 5形成整 流电路；根据需要在两组绕组中部设置一个二极管6续流，根据需要在其它独立 绕组的回路中连接滤波保护回路7;铁芯芯柱的丰磁通9经过上下铁轭8闭合形成 磁的回路。图2所示，绕组还可以是由3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁路并联漏磁自屏蔽式可控电抗器，其特征在于在铁芯上设置由不饱和区域铁芯和饱和区域铁芯交错排列组成并联磁路，在并联磁路中按比例设定不饱和区域铁芯与饱和区域铁芯面积或者设定不饱和区域铁芯与饱和区域铁芯各自磁阻，通过调节可控硅触发导通角来控制附加直流励磁电流对铁芯的励磁磁化，使饱和区域铁心的漏磁通由主磁通方向前后相邻或左右相邻的不饱和区域铁芯吸收而形成自屏蔽，通过对铁芯的励磁磁化改变并联磁路中不饱和区域铁芯和饱和区域铁芯的磁饱和程度实现电抗值的连续、快速可调。

【技术特征摘要】
1、一种磁路并联漏磁自屏蔽式可控电抗器，其特征在于在铁芯上设置由不饱和区域铁芯和饱和区域铁芯交错排列组成并联磁路，在并联磁路中按比例设定不饱和区域铁芯与饱和区域铁芯面积或者设定不饱和区域铁芯与饱和区域铁芯各自磁阻，通过调节可控硅触发导通角来控制附加直流励磁电流对铁芯的励磁磁化，使饱和区域铁心的漏磁通由主磁通方向前后相邻或左右相邻的不饱和区域铁芯吸收而形成自屏蔽，通过对铁芯的励磁磁化改变并联磁路中不饱和区域铁芯和饱和区域铁芯的磁饱和程度实现电抗值的连续、快速可调。2、 根据权利要求l所述的磁路并联漏磁自屏蔽式可控电抗器，其特征在于.-设定不饱和区域铁芯与饱和区域铁芯磁阻的大小，是按照不饱和区域铁芯与饱和 区域铁芯采用(1)相同材料不同结构；(2)不同材料相同结构；(3)不同材 料不同结构的方式实现。3、 根据权利要求l所述的磁路并联漏磁自屏蔽式可控电抗器，其特征在于-设定不饱和区域铁芯与饱和区域铁芯面积的比例，是按照(1)不饱和区域铁芯 与饱和区域铁芯采用相同材料不同结构时设定为0. 6 0， 8; (2)不饱和区域铁芯 与饱和区域铁芯采用不同材料相同结构时设定为0.7 1.0; (3)、不饱和区域铁 芯与饱和区域铁芯采用不同材料不同结构时设定为0. 8 1. 2。4、 根据权利要求l所述的磁路并联漏磁自屏蔽式可控电抗器，其特征在于所述利用附加直流电流励磁磁化铁芯的直流电流来自于按照不同响应速度的要求而采用(1)同一个绕组自身抽头的自耦式；(2)不同绕组配合形成的互感式； (3)外供电源式，三种型式均经过两个反向连接的可控硅整流形成直流电流。5、 根据权利要求4所述的磁路并联漏磁自屏蔽式可控电抗器，其特征在于采用不同绕组配合形成的互感式和外供电源式可以由多个绕组组成， 一个或多个 绕组负责提供铁芯附加...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学才，王珊，李俊英，
申请(专利权)人：王学才，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]